Контрольні питання.

1. Для яких технологічних процесів застосовуються двовальні лопатеві змішувачі неперервної дії?

2. З яких конструктивних елементів складається змішувач?

3. Як здійснюється привод обертання лопатевих валів змішувача?

4. Як забезпечується завантаження і розвантаження змішувача?

5. 5 Як розраховують продуктивність змішувача?

6. Як визначають зусилля, що діють на лопатевий вал в осьовому напрямку?

7. Як визначають окружне зусилля, що діє на лопать?

8. Як розраховують потужність, необхідну для подолання опору суміші в осьовому напрямку?

9. Як обчислюють потужність для подолання сили тертя бетонної суміші по поверхні лопаті?

10. Як визначають загальну розрахункову потужність електродвигуна привода обертання лопатевих валів?

Вправа 5 розрахунок бетоноукладальників Завдання:

1. Вивчити технологічний процес формування залізобетонних виробів.

2. Вивчити конструкцію і роботу бетоноукладальника із стрічковим живильником.

3. Визначити потужність привода бетоноукладальника, продуктивність і потужність стрічкового живильника.

Порядок виконання вправи:

1. Вивчають роль і призначення бетоноукладальників у технологічному процесі формування залізобетонних виробів [5, 18].

2. Знайомляться з конструкцією, принципом дії і основами експлуатації бетоно­укладальників [3, 8]. Дають стислий опис будови і принципу дії заданого бетоно­укладальника (табл. 5.1). Складають кінематичну схему приводів пересування бе­тоноукладальника і стрічкового живильника, а потім розрахункову схему стрічкового живильника (рис. 5.1).

3 . Визначають силу опору і по­тужність привода пересування бетоно­укладальника [9].

Рис. 5.1. Схема до роз­рахунку стрічкового живиль­ника бетоноукладальника.

Сила опору пересуванню бетоноукладальника по рейковому шляху, Н,

,

де G_б - вага бетоноукладальника, Н; G_см - вага бетонної суміші, Н (табл.5.1); f=0,0008 м - коефіцієнт тертя кочення ходових коліс, м; D=0,3 м - діаметр коліс; μ=0,08 - коефіцієнт тертя в цапфах коліс; d=0,06 м - діаметр цапф коліс; β=2,5 - ко­ефіцієнт, що враховує тертя реборд коліс по рейках.

Таблиця 5.1

Вихідні дані до розрахунку бетоноукладальників

Ва-рі-ан-ти	Ширина стрічки живиль-ника В, м	Робоча довжина живиль-ника L,м	Швидкість стрічки живиль-ника ж, м/хв	Швидкість пересування бетоноукла-дальника б ,м/хв.	Вага бетоновкладальника Gб ,кн.	Вага бетон­ної суміші в одному бункері Gсм, кН	Кількість бункерів і живиль­ників І
1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	1,5	6	15	46	40	1
2	1,8	1,4	9	10	42	40	1
3	0,5	4	6	12	51	35	1
4	0,4	3,8	12	10	49	35	1
5	2	1,8	6	15	60	40	1
6	1,2	1,5	6	15	33	35	1
7	1	1,6	9	12	32	35	1
8	1,6	1,1	4,6	10	74	30	3
9	1,4	1,2	5	12	72	30	3
10	3,1	2,8	2	8	170	32	3
11	3	3	4	10	171	32	3
12	1	1,4	4	20	45	38	1
13	0,6	1	14	12	40	12	2
14	3,2	2,9	3	8	166	32	3
15	3	3,3	2,9	10	152	32	3
16	1,3	2	5	9	50	32	1
17	2,5	2,4	6	12	52	34	1
18	0,9	2,4	5,7	8	138	40	2
19	1	2,2	6	10	136	40	2
20	1,4	2,8	6	9	155	38	3
21	1,2	3	8	10	154	38	3
22	1,4	3	6	10	142	75	1
23	1,2	2,8	9	12	138	75	1
24	2,3	2,2	12	9	47	48	1
25	2,3	2,2	9	10	43	48	1
26	0,7	3	4,5	7,5	126	30	5
27	0,7	2	4,5	7	103	32	4
28	2	1,2	8	18	4,7	22	1
29	0,5	3,9	6	11	6,4	12	2
30	0,6	4,5	60	12	5,2	16	1

Потужність приводу бетоноукладальника, кВт

,

де _б - максимальна швидкість пересування завантаженого бетоноукладальника, м/с (табл. 5.1); η = 0,8...0,9 - ККД передачі привода.

4. Розрахунок механізма пересування бетоноукладальника. Розрахунок включає вибір електродвигуна, клинопасової передачі, редуктора, гальма, ланцюгової пере­дачі ходових коліс і рейок. Кінематична схема привода механізма пересування при­ведена на рис. 5.2. Бетоноукладальник повинен працювати на трьох-чотирьох швид­костях.

Рис2.49 і2.50 федоров

Рис. 5.2. Кінематична схема привода механізма пересування бе­тоноукладальника: 1 - електродвигун; 2 - клинопасова передача; 3 – ко­лодкове гальмо; 4 - ланцюгова пере­дача; 5 - ходові колеса.

Рис. 5.3. Кінематична схема при­вода візка: 1 - електродвигун; 2 - клино­пасова передача; 3 - гальмо; 4 – ре­дуктор; 5 - проміжний вал; 6 – ланцю­гова передача; 7 - ходові колеса.

Рис 2,56 і 2.57із федорова

Рис. 5.4 Схема навантажень бетоноуклададьника: а - завантаженого; б – по­рожнього.

G_б, G_в, G_см – вага відповідно бетоноукладальника, візка, суміші, Н. Для розрахунків приймаємо х=0,25L_k.

Для попереднього вибора діаметра ходового колеса і типу рейки за формулою визначаємо реакцію найбільш навантаженої опори (рис. 5.2)

,

де L_к – колія бетоноукладальника, м (для варіантів 1…10 L_к = 2800 мм; 11…20 L_k=3500 мм; 21…30 L_k=4500 мм.

Тоді максимальне навантаження на колесо Р_{к mах}=R_{B max}/2.

По таблиці 5.2 для даного навантаження і швидкості пересування до 0,7 м/с вибираємо діаметр колеса і тип рейки.

Таблиця 5.2

Швидкість пересування, м/с	Максимальне допустиме навантаження, кН
	Діаметр колеса / Тип рельса
	160/Р8	200/Р11	250/Р15	320/Р24
до 0,3	15,4	32,2	58,3	102,0
до 0,7	12,6	19,0	53,3	84,5

Вибране колесо перевіряємо на контактні напруження за формулою

де к₁ - коефіцієнт, що залежить від відношення радіусів колеса R і головки рейки r.

Значення r для різних типів рейок такі: Р15-146 мм; Р18-190 мм; Р24-200 мм; Р38-300 мм; Р43-300 мм. Значення к₁ визначають за наступними даними

R/r 0,01 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

к₁ 0,28 0,19 0,145 0,13 0,119 0,11 0,105 0,099 0,095 0,09

Коефіцієнт к_f залежить від режиму роботи: при легкому режимі він рівний 1,0 при середньому - 1,04…1,06 при важкому - 1,06…1,1.

Р - навантаження на колесо (Н) Р=к_дк_нР_кmах (к_д - коефіцієнт динамічності, рів­ний 1 при швидкості до 60 м/хв; к_н - коефіцієнт нерівномірності розприділення на­вантаження по щирині рейки, для рейок із випуклою головкою к_н = 1,1; для плоских к_н = 2. Е - приведений модуль пружності (Е = 2,1·10⁵). [] - допустиме значення на­пружень для колеса (для коліс виготовлених із сталі 65Г із НВ 350 [] = 1050 МПа.

Повинна виконуватися умова міцності <[].

4. Вибір гальма. Вибір гальма виконується по гальмівному моменту, при якому відсутнє ковзання коліс по рейках при гальмуванні найменш навантаженого боку.

Визначаємо максимально допустимий гальмівний момент на приводному ко­лесі, при якому ще не буде ковзання,

де F_зч - сила зчеплення приводного колеса з рейкою F_зч =R_Аmin/2φ.

R_Аmin = 0,5L_kG_б+хG_т/L_k (див. рис. 5.4,б) φ = 0,2 - коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою; D - діаметр колеса, м ; f - коефіцієнт тертя в підшипниках колеса, f = 0,015; d - діаметр підшипника, d = (0,2...0,25)D.

Максимально допустимий гальмівний момент гальма, встановленого на швид­кохідному валу редуктора рівний

[М_г]=М_{т max}η_м/і_ці_р,

де η_м = 0,9 - ККД електрордвигуна; і_ц = 1,95 - передаточне відношення ланцюгової передачі; і_р = 28 - передаточне віднеошення редуктора. По каталогу за максимально допустимим гальмівним моментом вибирають гальмо.

Далі визначаємо максимальний гальмівний шлях (м) завантаженого бетоно­укладальника при гальмуванні його після руху на максимальній швидкості, вважа­ючи процес гальмування рівносповільненим:

,

тут _max = 0,7 м/с-максимальна швидкість бетоноукладальника; t_ч.з. - час гальмування завантаженого бетоноукладальника, с

,

де I_пр.г – приведений до вала двигуна момент інерції рухомих частин бетоноукла­дальника при гальмувавнні (кг м²),

,

де і_м = 90 - загальне передаточне відношення привода пересування бетоноукла­дальника.

Фактичний гальмівний момент гальма приведений до вала двигуна

М_г.пр. = М_г.ф./і_пас,

де М_г.ф = 1,3 Нм - фактичний гальмівний момент; і_пас. = 2 - передаточне відношення пасової передачі.

Момент сил опору (Нм) при гальмуванні, приведений до вала двигуна, визначаємо за формулою

М_ст.г. = (G_б+G_в+G_с)(μ+fd/2)η_м/і_м,

де μ = 0,0005…0,0008 - кофіцієнт тертя кочення колеса по рейці, м; f = 0,015 - коефі­цієнт тертя в підшипниках; d - діаметр підшипника, м.

5. Продуктивність бетоноукладальника. Вона коливається в межах 20…72 м³/год і визначається за формулою

П_б=60V_вZ_вк_рк_в/t_ц,

де V_в - обєм виробу, м³; Z₀ - кількість виробів, що одночасно формуються, шт; к_р - коефіцієнт розпушення суміші, к_р = 1,12…1,2; к_в - коефіцієнт використання машини в часі, к_в = 0,80…0,95; t_ц - тривалість циклу, хв.

t_ц= t_з+t_р+t_у+t_п,

де t_з - тривалість заповнення бункера, хв; t_р - час руху укладальника до форми, хв; t_у - тривалість укладання суміші у форму, хв; t_п - час на повернення укладальника до місця завантаження сумішшю, хв.

Час на заповнення бункера сумішшю

t_з=V_бк_ук_вт/П_ск,

де V_б - місткість бункера, м³; к_у - коефіцієнт, що враховує ущільнення суміші, к_у = 1,12…1,2; к_вт - коефіцієнт, що враховує втрату суміші при її завантаженні в бункер, к_вт=1,01; П_ск - продуктивність стрічкового конвеєра, який завантажує суміш у бункер, П_ск = 60…120 м³/год.

Місткість бункера, м³:

V_б = 1,2V_в/1 - ή,

де ή - коефіцієнт порожнистості, ή = 0,8.

Час на рух укладальника

t_р = l/_б,

де l - відстань від місця завантаження до поста укладання суміші (студент визначає самостійно відповідно до вибраної технологічної схеми),м; _б - швидкість руху укладача до форми, _б = 8…20 м/хв.

Час на укладання суміші у форму, хв.;

t_у = (l_ф+l_б)n_пр/_у.

де l_ф - максимальна довжина форми, м (приймається в залежності від розмірів формованого виробу); l_б - база бетоноукладача, l_б = 2,8…10,6 м ; n_пр - кількість проходів бе­тоноукладальника при укладанні бетонної суміші, n_пр = 2…3; _у - швидкість руху бетоноукладальника при укладанні бетонної суміші, _у = 3…6 м/хв.

Час на повернення бетоноукладальника під завантаження, хв

t_п=l_п/_п,

де l_п - відстань руху бетоноукладальника під завантаження нової порції суміші, м; _п - швидкість руху бетоноукладальника на холостому ходу, п = 10…32 м/хв.

6. Продуктивність стрічкового живильника бетоноукладальника. Для стрічко­вого живильника масова продуктивність, кг/с:

П=Bh_ж ,

Об’ємна продуктивність стрічкового живильника бетоноукладальника, м³/с

,

де B - ширина стрічки живильника (табл. 5.1); h = 0,1...0,2 м - товщина шаруматеріалу на стрічці, м; _ж - швидкість стрічки живильника, м/с (табл. 5.1);  = 2400 кг/м³- густина бетонної суміші.

7. Визначають потужність привода стрічкового живильника як суму трьох складових.

Потужність для подолання тертя стрічки живильника по підтримуючому ме­талевому листу, що сприймає силу тяжіння бетону в бункері, квт:

,

де W₁ - cила тертя стрічки по підтримуючому листу, н:

,

де k₁ = 0,6 - коефіцієнт тертя гумової стрічки по сталі; P₁ - сила активного тиску бетону на стрічку, Н (рис. 5.1):

,

де F₁ = bl - площа активного тиску, м²; b, l - ширина і довжина отвору бункера, м; b=0,8В, l= 0,4L (табл. 5.1);

тиск бетону на стрічку, Па,

,

де γ = 24 кН/м³ - питома вага бетону; R - гідравлічний радіус, м, що визначається від­ношенням площі отвору бункера (bl) до його периметра (2b + 2l); f = tg - коефіцієнт внутрішнього тертя бетонної суміші, що відповідає куту природнього укосу бетону (=20...30°);  - коефіцієнт рухливості бетонної суміші:

.

Потужність для подолання опору, що викликається тертям бетону по нерухо­мих бортах живильника

,

де W₂ - сила тертя бетону по бортах живильника. Для двох бортів

.

Тут k₂ = 0,8 - коефіцієнт тертя бетону по сталі; P₂ - сила бічного тиску бетону на борти, Н:

,

де F₂ = hL - площа одного борта, м² (h - робоча висота бортів, м, рівна висоті шару бетону на стрічці; L - довжина бортів, м); q₂ - бічний тиск бетону на борти, Па:

.

Потужність, необхідна для транспортування бетонної суміші на стрічці, кВт,

,

де W₃ - сила опору переміщенню бетонної суміші на стрічці, Н:

.

Тут k₃ = 0,035...0,04 - приведений коефіцієнт опору роликоопор стрічки жи­вильника.

Так як продуктивність стрічкового живильника в кілограмах за секунду Q_в = Bh_ж, то _ж = Q_в/(Bh); густина бетону  = /g, де g = 9,81 м/с² - прискорення вільного падіння. Підставивши значення W₃ і _ж у формулу масової продуктивності, отримаємо потужність, кВт

, або ,

де L - довжина живильника, м.

Загальна потужність електродвигуна привода стрічкового живильника, кВт,

,

де т = 1,1...1,3 - коефіцієнт запасу потужності, η = 0,8...0,85 - ККД передачі привода.